科学家发现“第六感基因”,这到底是个什么基因?

最近一个新闻吸引了不少人的眼球:“科学家发现第六感基因”!
瞄到新闻标题时,以为又是媒体在做 “喝小苏打饿死肝癌”式的瞎扯,直到一个极其理性的科学家朋友也转发给我,这才点开链接读《科学》的报道。原来,此第六感非彼第六感。(报道见《环球科学》杂志:在两个患有罕见神经疾病的年轻患者的协助下,来自NIH的科学家发现一个名为“PIEZO2”的基因,正是它控制着人类的触觉与本体感觉。本体感觉(proprioception)有时被称为 “第六感”,表征的是人类对自身躯体在空间位置的感知。)
这次科学家们研究的不过是人们早就知道的本体感觉而已,英文是proprioception。由于本体感觉不包括在五种基本感觉(视、听、嗅、味、触)之内,有时候也被称为第六感。但是对于我们来说,平时的语境中说到第六感,首先想到的常常是神乎其神的心灵感应。《科学》这么大牌的科学杂志居然也用模棱两可的题目来抓眼球。
 
那么,什么是这种可以引起第六感歧义的“本体感觉”呢?
Proprioception 这个词,proprio意思是自我、本体,而(re)ception是接收、收到的意思。二者一起意思就是对本体的感觉,相对来说,“视、听、嗅、味、触”这五种基本感觉实际上是人体对外界的感觉。这些感觉依赖于我们身体上的感受器来接收外界刺激并输入中枢神经系统。比如视觉和听觉分别是由视网膜和耳蜗来拾取外界的光波和声波,并转换成大脑能解读的神经电信号。
本体感觉基本原理是一样的,也是使用我们身体里的感受器;但接收的不是外界信息,而是身体内部的信息,并转换成中枢神经系统能懂的神经电信号。
总体来说,本体感觉感知的是身体各部分的相对位置关系和运动,这对我们的一举一动至关重要。想象一下,把一个人比喻成一支篮球队,其中枢神经系统就是控卫;如果控卫只知道对手在哪儿而不知道其他四位队友在什么地方,任你是林书豪也绝对没法玩儿了。所以本体感觉虽然不在五个基本感觉之列,却是人体正常活动不可缺少的。
那么我们是如何感知“身体各部分的相对位置关系和运动”的呢?其实靠的是分布在骨骼肌、肌腱和关节的一类机械感受器。它们分别是肌梭、高尔基肌腱器和关节感受器,它们把机械力和运动转换成电信号送到中枢神经系统。肌梭感知骨骼肌的牵拉状态,高尔基肌腱器感受肌腱的张力,而关节感受器则感知关节腔的压强和关节角度。这些信号持续不断地告诉中枢神经系统每块肌肉(少数没有肌梭的肌肉除外)和每个关节的状态。配合着其他感觉信号,中枢神经系统就这样自如地控制我们的一举一动。
也许你会想,我们全身有640块肌肉加上206块骨头组成的关节,这么多的肌肉和关节里的本体感受器时时刻刻提供那么大的信息量,大脑要多强大才可以处理得过来?确实,我们强大的大脑也有偷懒的窍门儿。
首先,大脑这个CPU可不是事必躬亲,很多事情都交由中层以下甚至基层就解决了。比如膝跳反射,很多人有过这样的经历:医生让你坐好放松,小腿悬空在椅子边沿,然后医生拿个小锤子很快地轻轻敲一下你膝盖骨下面的韧带部位,你的小腿就不由自主地向前踢出去了。医生敲击髌骨韧带,韧带牵拉了大腿前面股四头肌里的肌梭,这个本体感觉信号传到腰部的脊髓,脊髓直接下命令给股四头肌和大腿后面的腘绳肌,让它们分别收缩和放松,你的小腿就踢出去了。不想踢都不行,因为这摊子事儿不归你的大脑管。这个膝跳反射整个过程不过是电光火石般的二十分之一秒,却对保持人体平衡尤其是直立姿态非常重要。
第二,本体感受器的分布密度在各个部位是不一样的。越是需要精细控制的肌肉,感受器的密度越高,比如控制手指肌肉的肌梭密度可以超过每克300个。相反,强有力的负责大幅度运动的肌肉中,本体感受器分布密度就非常低,比如臀大肌肌梭密度只有每克14个。这就使我们的CPU不会疲于应付。
显然,本体感受不健全或受损会让我们对肌肉和关节的状态缺乏了解,从而影响我们保持正确的姿势或者实施准确的动作。文章开头提到的那条新闻,就是科学家们从本体感受不健全的两个极端病人身上,顺藤摸瓜地找到了和本体感觉相关的基因。
由于本体感觉依赖于遍布在骨骼肌和关节的感受器,在发育飞快的青少年时期,快速增长的肌肉和骨骼让本体感受器的参数也需要作出相应调整,中枢神经系统对信号的解读也需要再学习,所以这时候的本体感觉会需要一点时间去磨合,有些人就会因此出现姿态不稳甚至跌倒的情况。同样,迅速地减肥、增肥甚至快速增肌,都有可能产生类似的结果。

赛虎,猫头鹰作者,博士,美国医学院助理教授,美国国立卫生院 National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases 资助项目PI,专长于人体运动和神经肌肉控制的研究与教学。

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